Narvalens långa, spiralformade tand har länge fascinerat forskare. Nu visar en studie att tanden är byggd som en dubbelspiral, vilket gör den extremt stabil. Kunskapen kan på sikt leda till utveckling av nya starka material.
Den mytomspunna narvalen har ett spiralformad huggtand som växer ut från käken. Under medeltiden trodde man att tanden var ett enhörningshorn med magiska krafter. För att stärka sin prestige lät den danske kungen Fredrik III därför tillverka rikets kröningsstol av narvalsbetar. Tronen användes fram till mitten av 1800-talet och finns i dag på Rosenborgs slott i Köpenhamn.
Avancerade röntgenmetoder
Narvalens tand har länge varit ett mysterium, men nu har forskare kartlagt den med moderna röntgenmetoder vid tre synkrotronanläggningar: MAX IV i Sverige, Swiss Light Source vid Paul Scherrer-institutet i Schweiz och European Synchrotron Radiation Facility i Frankrike.
Genom ett tvärvetenskapligt samarbete mellan kemi, fysik, materialvetenskap och biologi har forskarna studerat tanden i tre dimensioner, på atom-, nano- och mikroskala. Flera röntgenmetoder kombinerades, bland annat tensortomografi som är en avancerad form av 3D-röntgen.
– Samarbetet mellan alla olika projektpartner var nödvändigt för att förstå strukturen i ett större perspektiv. Det hade inte varit möjligt utan fysiker, kemister, marinbiologer och materialforskare, säger forskaren Adrian Rodriguez Palomo, som tidigare var doktorand vid Chalmers tekniska högskola, i ett pressmeddelande.
Dubbelspiral ger stabilitet
Studien visar att narvalens tand inte består av en, utan två spiraler. Naturen har konstruerat tanden som ett tvinnat rep. Det yttre lagret bildar en vänstervriden spiral, medan de mineraliserade kollagenstrukturerna inuti följer en spiral i motsatt riktning.
Denna dubbelspiral ger tanden en exceptionell stabilitet och gör att den kan stå emot stora påfrestningar.
– Det som förvånade mig mest var att vi upptäckte att det mineraliserade kollagenet, byggstenarna, bildade en spiral redan i en millimeterstor provbit, trots att beten är flera meter lång, säger Marianne Liebi, som bland annat är affilierad docent vid Chalmers tekniska högskola.
Kan inspirera till nya material
Naturens sätt att konstruera tandens avancerade material med så extrema egenskaper kan på sikt inspirera till nya och starka material.
Eftersom narvalar kan bli upp till 80 år kan tanden – likt ett träds årsringar – också kunna ge nya insikter om miljö- och klimatförhållanden i Arktis där klimatet förändras snabbt. Det är nästa steg för forskarna att undersöka.
Vetenskaplig artikel:
The narwhal tusk assembles its macroscopic helix from building blocks with opposing twists , Nature Communications.
